JP2009508739A - ロールオーバー過程における乗員保護手段のトリガのための装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明はロールオーバー過程における乗員保護手段（ＲＨＳ）のトリガのための装置に関している。この場合ロールレートセンサ系（ＤＲ）と、加速度センサ系と、積分器（１０）と、閾値制御部（ＳＷ）と、プロセッサ（μＣ）とを有しており、前記ロールレートセンサ系はロールレート（ωｘ）を検出し、前記加速度センサ系は横方向加速度と垂直方向加速度（ａｚ，ｚｙ）を検出し、前記積分器はロールレートを角度に積分し、この場合前記積分器）は、ロールレートによる第１の閾値（Ｓ１）の上回りが生じた場合にロールレートの積分を開始し、ロールレートによる第２の閾値（Ｓ２）の下回りが生じた場合にはロールレートの積分を終了するように構成され、前記閾値制御部は第１及び／又は第２の閾値を横方向加速度及び／又は垂直方向加速度に依存して設定し、前記プロセッサは前記角度に依存して乗員保護手段を駆動制御するように構成されている。

Description

本発明は、独立請求の上位概念に記載されたロールオーバー過程における乗員保護手段のトリガのための装置および方法に関する。

背景技術
欧州特許第１２５８３９９号明細書からは既に自動車におけるロールオーバー過程においての乗員保護手段の活動化において、少なくとも回転角速度、すなわちロールレートと、車両垂直方向及び横方向の加速度を考慮することが公知である。改善形態では、回転角の検出も行われている。

発明の利点
独立請求項の特徴部分に記載されている、本発明による、ロールオーバー過程における乗員保護手段のトリガのための装置ないしその方法は次のような利点を有している。すなわちロールレートの積分が適応する閾値によって開始されて終了される。それによってこのロールレートの積分により状況に応じて非常に早期時点での開始が可能となり、さらに乗員保護手段のトリガも同様に早期実施が可能となる。なぜならこのロールレートはトリガ基準として迅速な対応が可能であり、閾値比較においても早期のトリガに結び付けることができるからである。前記閾値（これらの閾値は積分の開始と停止を定めている）の算出に対しては車両横方向加速度と垂直方向加速度が利用される。この２つの加速度成分は、ロールレートの妥当性検査における支援材料となる。なぜならこれらの２つの加速度は揺動運動の生じる平面に広がるものだからである。垂直方向と横方向の高い加速度を伴う走行操作における積分を定める閾値の低減によってロール角積分の早期開始が得られ、これによって可能な限り早期でかつ確実なトリガ決定をもたらすための有益な時間が得られる。その際に閾値を低減するための値は、そのつどの適用範囲に依存しそれと共に設定される。特に第１の閾値が変更されるのか、及び／又は第２の閾値が変更されるのか否かが確定される。特に第２の閾値、すなわちその下回りによって積分の終了を生ぜしめる閾値の低減によって比較的低いロールレートの時点で実際の横転角に関して良好な精度が得られる。第１及び第２の閾値の変更ないし低減は、閾値の低減のための条件を満たす限りはアクティブに維持され得る。場合によってここでは、閾値の変更を予め定められた時間の間若しくは適切に定められた時間の間とりおこなう時定数を用いて処理することも可能である。この本発明による方法ないし装置によれば、トリガアルゴリズムの早期トリガ保証と安定性の向上が得られる。本発明による方法ないし装置は簡単な形式で既存のシステムに集積可能である。

従属請求項に記載の構成により、独立請求項記載の装置ないし方法の有利な実施形態が可能である。

特に有利には、横方向加速度と垂直方向加速度自体からロール角が算出できる。すなわち、積分に対する第１と第２の閾値の比較に依存した設定のために、公知の数式とロール角を介して閾値検査が行われる。

その上さらに有利には、第１及び第２の閾値の変更確定のために横方向加速度と垂直方向加速度自体にそれぞれ１つの閾値比較が実施される。その際この横方向加速度と垂直方向加速度の組合わせが唯一つの閾値に施されてもよい。また横方向加速度と垂直方向加速度の閾値の上回りもロールレートに対する第１及び第２の閾値の変更決定の際に考慮されてもよい。

図面
次に、図面を参照しながら実施例に基づき本発明について詳しく説明する。この場合
図１は、本発明の装置のブロック回路図である。
図２は、ロールレートの時間ダイヤグラムを示す。
図３は横方向加速度の時間ダイヤグラムを示す。
図４は、垂直方向加速度の時間ダイヤグラムを示す。
図５は、フローチャートを示す。

実施例
車両横転の際の受動的安全性の重要性はアメリカ合衆国からの統計資料によって証明されている。１９９８年には、すべての致死的な単独車両事故の半分は横転に起因するものであった。すべての事故発生のうち、車両横転はほぼ２０パーセントの割合を占めている。

車両横転の際の乗員保護手段のトリガに対してはロール角を決定基準として用いることが可能である。このロール角は車両長手軸周りの回転角速度の積分によって求めることができる。角度積分器の頻繁な活動化を回避するために、センサノイズに基づいて所要の回転角速度が相応に高く選定される。この場合の問題は、それによって基本的に角度積分器が実際のロール角を後追いするような形になることであり、従ってトリガ決定は遅い時点でないとくだすことはできない。その上さらにゆっくりとした横転過程の場合には、小さな回転角速度しか伴わず、このことは既に遅すぎる時点でしか識別できないか若しくは全く識別されない事態に結び付く。

それ故本発明によれば、最適な積分の展開のために、適切な閾値を有するロール角積分器の設置を提案している。有利にはこれらの閾値の決定のために、垂直方向と横方向ないし車両横方向の加速度が用いられる。これらの加速度は決定的なロールレート（ロール角速度）の出現前に既に比較的高い値に達するものである。車両を横転状態にもたらすためには、まず回転角速度を生じさせる作用力が作用しなければならない。このような作用力は加速度センサによって測定が可能であり、それと共に場合によって不安定になり得る車両状態に対する早期の指針として使用できる。なぜならこのような作用力はロールレートに先行して早まるからである。

図１には本発明による装置のブロック回路図が示されている。ロールレートセンサＤＲは積分器１０と接続されており、それによってロールレートが積分によりロール角度に換算される。この積分演算部はマイクロプロセッサμＣｎの既存の一部であり、ここではソフトウエア的に実現されている。その他にもこの積分演算部をマイクロプロセッサμＣの外部において乗員保護手段の駆動制御のための制御機器内に設けることも可能である。ロールレートセンサＤＲはマイクロメカニカルに構成されたセンサである。これは回転速度（回転角速度）検出用に最適化されている。積分器１０における積分は、ロールレートが第１の閾値を上回った場合に開始される。この積分演算はロールレートが第２の閾値を下回った場合に終了する。それ故に第２の閾値は第１の閾値以下である。積分演算の開始と終了のためのこれらの２つの閾値は本発明に従って適応的に算出される。それらの算出に対しては車両内における車両垂直方向加速度センサａｚと車両横方向、すなわち横断方向加速度センサａｙの信号が利用される。またこれらの加速度の検出のためにマイクロメカニカルなセンサやセンサ系が設けられてもよい。これらの加速度値は、フィルタリング、増幅、デジタリング処理の後で閾値制御部ＳＷに供給される。この閾値制御部ＳＷは車両垂直方向加速度と車両横方向加速度から第１の閾値と第２の閾値を算出する。これらの閾値はロールレートの積分演算の開始と終了を定めるものである。ここでは閾値制御部ＳＷが本発明により、車両横方向加速度と車両垂直方向加速の閾値比較を行う。すなわち車両横方向加速度及び／又は車両垂直方向加速が所定の閾値を上回ると、ロールレートに対する第１若しくは第２の閾値の低減につながる。ここでは代替的に次のようなものが用いられてもよい。すなわち車両横方向加速度と車両垂直方向加速度ではなく、積分された車両横方向加速度と車両垂直方向加速である。また平均値形成などの処理もここでは可能である。さらに、車両横方向加速度のみまたは車両垂直方向加速度のみが１つの閾値を下回り、他方の加速度は閾値を上回らない場合に、これらの閾値をロールレートに対して変更させないことも可能である。しかしながらまたこれらの閾値の一方のみを上回った場合にこれらの閾値をロールレートに対して低減させることも可能である。代替的な構成によれば、車両横方向加速度と車両垂直方向加速度からロール角を以下の式、

に基づいて算出することも可能である。

この場合前記ａｙは車両横方向加速度であり、前記ａｚは車両垂直方向加速度、前記ｖ²／ｒは求心加速度である。この求心加速度は唯一の特性量として定められる。詳細には以下の式、

に従って求めることができる。

第１の式から求められたロール角は、ロールレートに対する第１及び第２の閾値を定めるために所定の閾値と比較される。車両の相応のロール角から出発しロールレートに対する閾値がアクティブに低減するこの閾値を上回っても積分器はすぐにスタートされるべきではない。

積分器１０はここではアルゴリズム部Ａ１に、ロールレートの積分によって算出されたロール角を供給する。アルゴリズム部Ａ１はロール角と他のパラメータ、例えば目下のロールレート及び／又は加速度値及び／又は乗員識別と分類（これは室内のセンシングＩＯＳによって定められる）から、車両内の乗員拘束手段をトリガすべきか否かを決定する。その結果に依存して乗員保護手段ＲＨＳ、例えばエアバック、ベルトテンショナー、ロールオーバーバーなどが起動される。アルゴリズム部Ａ１と積分器１０と閾値制御部ＳＷは、ここではソフトウエア機能部として乗員保護手段ＲＨＳの駆動制御のための制御機器におけるマイクロプロセッサμＣ上で実現される。その他の構成要素はこの制御機器の内外に存在し得る。

図２には積分器１０によって実行される機能がロールレート時間ダイヤグラムで表されている。横座標には時間が示されており、縦座標にはロールレートωｘが示されている。特性曲線２０はロールレートωｘの経過を表している。ロールレート２０は時点Ｔ１で第１の閾値Ｓ１を上回っている。この時点Ｔ１以降からロールレートの積分が開始される。そしてロールレート２０は時点Ｔ２で第２の閾値Ｓ２を下回る。つまりこの時点Ｔ２において積分が停止する。この積分結果はロール角となり、これはアルゴリズム部に転送される。本発明によれば、閾値Ｓ１とＳ２が車両横方向加速度と車両垂直方向加速度に依存して変化することが双方向矢印で表されている。

図３では車両横方向加速度時間ダイヤグラムにおいてその事象に基づいて閾値Ｓ１とＳ２が変更されることを説明する。車両横方向加速度ａｙは縦座標にプロットされており、横座標には時間ｔがプロットされている。特性曲線３０は車両横方向加速度の特性経過を時間の関数として表している。時点Ｔ３では車両横方向加速度ａｙが閾値Ｓ３を上回る。この閾値Ｓ３はここでは、閾値Ｓ１及びＳ２の変更が必要かどうかを信号ａｙに基づいてチェックするために用いられている。これは時点Ｔ３で到達している。このことは、車両横方向加速度が、閾値Ｓ１とＳ２の低減を必要とするほどに大きいことを意味する。

図４には車両垂直方向加速度に対する相応の時間ダイヤグラムが時間に依存して示されている。ここでも横座標には時間ｔが示され、縦座標には車両垂直方向加速ａｚが示されている。特性曲線４０は車両垂直方向加速を時間の関数で表したものである。時点Ｔ４ではこの特性曲線４０が閾値Ｓ４を上回っている。このことは、当該の閾値制御時点において、特性曲線４０，つまり車両垂直方向加速が閾値Ｓ４よりも大きいことが確定されたことを意味している。それに伴って閾値Ｓ１とＳ２は相応に低減されるものとなる。

図５には本発明による方法がフローチャートで示されている。まず方法ステップ５００において回転速度センサＤＲを用いてロールレートが検出される。方法ステップ５０１では加速度センサａｚ及びａｙを用いて車両横方向加速度と車両垂直方向加速度が検出される。方法ステップ５０２ではロールレートが積分される。このロールレートの積分は、ロールレートによる閾値Ｓ１、Ｓ２の上回りに従って実施される。これらの閾値は車両横方向加速度と車両垂直方向加速度に依存して変更される。これによって得られたロール角方法ステップ５０３において、トリガ基準、すなわち閾値を用いて検査される。ロール角が十分に大きくかつその他のトリガに係る条件も満たされた場合には、方法ステップ５０４においてトリガが実施され、それに伴って乗員保護手段の駆動制御が行われる。それに対してロール角がまだ十分に大きくない場合には、トリガは実施されず、方法ステップ５０５において当該方法が終了される。

本発明の装置のブロック回路図 ロールレートの時間ダイヤグラム 横方向加速度の時間ダイヤグラム 垂直方向加速度の時間ダイヤグラム 本発明による方法のフローチャート

Claims (8)

1. ロールオーバー過程における乗員保護手段（ＲＨＳ）のトリガのための装置において、
   ロールレートセンサ系（ＤＲ）と、加速度センサ系と、積分器（１０）と、閾値制御部（ＳＷ）と、プロセッサ（μＣ）とを有しており、
   前記ロールレートセンサ系（ＤＲ）はロールレート（ωｘ）を検出しており、
   前記加速度センサ系は横方向加速度と垂直方向加速度（ａｚ，ｚｙ）を検出しており、 前記積分器（１０）はロールレート（ωｘ）を角度に積分しており、この場合前記積分器（１０）は、ロールレート（ωｘ）による第１の閾値（Ｓ１）の上回りが生じた場合にロールレート（ωｘ）の積分を開始し、ロールレート（ωｘ）による第２の閾値（Ｓ２）の下回りが生じた場合にはロールレート（ωｘ）の積分を終了するように構成されており、
   前記閾値制御部（ＳＷ）は第１及び／又は第２の閾値を横方向加速度（ａｙ）及び／又は垂直方向加速度（ａｚ）に依存して設定しており、
   前記プロセッサ（μＣ）は前記角度に依存して乗員保護手段（ＲＨＳ）を駆動制御するように構成されていることを特徴とする装置。
2. 前記プロセッサ（μＣ）は、横方向加速度と垂直方向加速度（ａｙ，ａｚ）からロール角を算出し、閾値制御部（ＳＷ）は第１及び第２の閾値（Ｓ１，Ｓ２）を当該ロール角に依存して設定するように構成されている、請求項１記載の装置。
3. 前記閾値制御部（ＳＷ）は横方向加速度と垂直方向加速度（ａｙ，ａｚ）を閾値比較に取り入れ、当該第１及び第２の閾値（Ｓ１，Ｓ２）をこの比較に依存して定めている、請求項１記載の装置。
4. 前記閾値制御部（ＳＷ）はさらに前記閾値比較の際に横方向加速度と垂直方向加速度の上回り時間を考慮する、請求項３記載の装置。
5. ロールオーバー過程における乗員保護手段のトリガのための方法において、
   ロールレートを検出するステップ（５０１）と、
   横方向加速度及び垂直方向加速度を検出するステップ（５０２）と、
   ロールレート（ωｘ）を角度に積分するステップと、この場合当該積分はロールレート（ωｘ）が第１の閾値（Ｓ１）を上回った場合に開始され、第２の閾値（Ｓ２）を下回った場合には終了するものであり、
   第１または第２の閾値（Ｓ１，Ｓ２）を横方向加速度と垂直方向加速度に依存して設定するステップと、
   前記角度に依存して乗員保護手段を駆動制御するステップとを有していることを特徴とする方法。
6. 横方向加速度と垂直方向加速度（ａｙ，ａｚ）からロール角が算出され、第１及び第２の閾値（Ｓ１，Ｓ２）がこのロール角に依存して設定される、請求項５記載の方法。
7. 横方向加速度と垂直方向加速度（ａｙ，ａｚ）が閾値比較に取り入れられ、第１及び第２の閾値（Ｓ１，Ｓ２）がこの比較に依存して定められる、請求項５記載の方法。
8. 前記閾値比較の際に付加的に横方向加速度と垂直方向加速度（ａｙ，ａｚ）の上回り時間が考慮される、請求項５記載の方法。

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